湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统

摘要

本发明提供一种湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统，该系统主要包括给水泵小汽机、汽轮机低压缸、加热器、热压机以及连接相关装置的阀门和管件。所述热压机可以将中压缸排汽与小机乏汽匹配为介于两者压力之间的目标蒸汽。本发明所述系统利用少量中压缸排汽抽汽通过热压机喷射抽取小机乏汽匹配成可以利用的蒸汽，本系统利用匹配后的蒸汽加热热网循环水用来供热，利用本发明所述系统可实现在湿冷火电机组高背压改造时即不改造给水泵小汽机本体也不增加小机专用凝汽器，而且还可利用给水泵小汽机所有乏汽。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统，尤其是涉及一种湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统。

背景技术

针对高背压改造的湿冷火电机组，因给水泵小汽机与大机共用一台凝汽器，当采暖期机组运行背压提高后，小机的排汽压力也会相应升高，为保证小汽机的正常运行，还需对小汽机本体及相应管道系统进行改造，以适应主机冬季高背压和夏季低背压的运行需求，若不对小机本体进行相应改造，则需设置专用的给水泵汽轮机凝汽器。申请号CN201520172044.2中国实用新型公开了一种高背压供热机组的供汽及冷却系统，该系统针对湿冷机组高背压供热改造中主汽轮机背压的升高会导致给水泵汽轮机需要进行相应改造的问题提出了不同的供汽及冷却系统，即需设置专用的给水泵汽轮机凝汽器，而相应的凝汽器投资较大而且对给水泵汽轮机乏汽的利用率较低。申请号CN201320768009.8中国实用新型公开了一种给水泵小汽轮机余热回收装置，该实用新型增加了一个汽水换热器替代给水泵小汽轮机上原有的凝汽器，从而达到增加对外供热能力以及降低煤耗的目的，但是若小机本体不改造，小机乏汽直接进入汽水换汽器对水循环温升有限，由于热网循环水回水温度在50℃左右，故该汽水换热器无法加热热网循环水。而且汽水换热器面积相对较大从而投资较高，若想用小机乏汽直接加热热网循环水还需对小机本体进行相关改造。

针对高背压改造的湿冷火电机组，为保证给水泵小汽机正常运行有两种技术解决方式，一种为对小汽机本体及相应管道系统进行改造，采暖季与非采暖季采取双转子切换方式，另一种是设置专用的给水泵汽轮机凝汽器。第一种方式对小机本体进行改造，需对小机进行通流改造进行通流改造，以及更换高低压喷嘴、转子、隔板，工期较长投资较大后期换转子维护较复杂。第二种方式设置专用的给水泵汽轮机凝汽器，系统复杂，投资较大而且无法利用小机乏汽。

1、湿冷火电机组高背压改造面临给水泵小机排汽压力无法匹配的问题，需要对小机本体和相应管道进行改造，更换转子或者增加单独的凝汽器。

2、对小机本体和相应管道进行改造，采暖季与非采暖季需要更换转子，工程量较大，投资较大，而且需要将小机汽源调整为高压缸排汽，降低了机组循环效率。

3、设置专用的给水泵汽轮机凝汽器，相对投资较大，系统复杂，而且小机乏汽无法利用。

发明内容

本发明所述系统利用少量中压缸排汽抽汽通过热压机作为驱动汽源喷射抽取小机乏汽匹配成可以利用的目标蒸汽，该匹配后的蒸汽可以加热热网循环水供热，也可进入汽轮机回热系统加热凝结水，利用本发明所述系统即可实现在湿冷火电机组高背压改造时对给水泵小汽机不进行本体改造，而且还能利用给水泵小汽机所有乏汽。

1、此专利系统可利用少量中压缸排汽通过热压机喷射抽取小机乏汽，解决了湿冷火电机组高背压改造后需对小机本体和相应管道进行高背压改造或者增加单独凝汽器的问题。

2、此系统无需对辅机小机本体进行改造，供热经济性比小机高背压改造高。

3、此系统无需单独增加小机凝汽器并可利用所有小机所有乏汽。

为了解决上述问题，发明了一种湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统，此系统包含汽轮机高压缸1，中压缸2，低压缸3，发电机4，湿冷高背压改造机组汽动给水泵小汽轮机5，热压机6，加热器7，低压缸乏汽加热热网循环水出水管8，热网循环水供水9，中排抽汽供热管道10，汽轮机排汽管11，小机乏汽去大机凝汽器管道12，高排抽汽至小机调节阀13、四段抽汽至小机调节阀14、中排抽汽至热压机调节阀15、低压连通管蝶阀16、给水泵小机乏汽至热压机调节阀17、给水泵小机乏汽至大机凝汽器调节阀18，以及连接相关装置的阀门和管件等。

当系统正常运行时，采暖期其具体的工作流程为汽轮机中压缸2排汽抽汽经过中排抽汽至热压机调节阀15进入热压机6喷射抽取给水泵小汽轮机5乏汽，匹配成目标蒸汽，匹配后的蒸汽进入加热器7进行余热回收利用。该加热器7为热网第二级加热器加热低压缸乏汽加热的热网循环水出水8，经过加热后至热网循环水供水管道9供出。

非采暖期该系统恢复至原来系统，关闭给水泵小机乏汽至热压机调节阀17，打开给水泵小机乏汽至大机凝汽器调节阀18，给水泵小汽轮机排汽至大机凝汽器。

采用本系统的湿冷高背压改造机组汽动给水泵小机1无需对小机本体进行任何改造或设置专用凝汽器，就可在采暖期回收全部小机乏汽，从而实现节能降耗的目的。

采用本专利系统与小汽轮机高背压改造对比优势有以下几点：

(1)小机高背压改造后，相应背压加热热网循环水水温基本在72℃左右，在机组热负荷不变的情况下只能替代部分乏汽供热，节能优势不明显。而本专利系统匹配后蒸汽加热热网循环水水温能到82℃左右，加热温升能提升10℃，可对乏汽加热后热网循环水进行第二级加热，减少中排抽汽量。

(2)小机高背压改造后，工作汽源切换至冷再，并且小机效率有较大幅度下降。本专利系统对小机效率无影响，与高背压小机相比运行经济性较高。

(3)小机高背压改造需要设计高背压转子、进行通流改造、双转子切换等一系列工作，改造成本以及运行成本较高，本专利系统相对改造成本、运行成本均较少。

对比案例：

相同机组汽动给水泵小汽轮机，进行高背压改造和进行本专利系统改造，改造后乏汽用来供热并将热网水加热到80℃左右供出。

本专利系统改造后：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{rx}=G_{rx}(h_{sc}-h_{rp})/3600\\ Q_r=G_{rx}(1+u)(h_{ry}-h_{rys})\end{array}\right)$

式中：W_rx为热压机改造后小机功率；G_rx为热压机改造后小机用四抽汽量；h_sc四抽焓值；h_rp热压机改造后小机排汽焓值；Q_r热压机匹配后乏汽供热量；1/u热压机抽吸比；h_ry热压机匹配后乏汽焓值；h_rys匹配后乏汽疏水焓。

高背压改造小机：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{gx}=G_{gx}(h_{lz}-h_{bp})/3600\\ Q_g=G_{gx}(h_{bp}-h_{bps})+G_{zp}(h_{zp}-h_{zps})\end{array}\right)$

式中：W_gx为高背压改造后小机功率；G_gx高背压改造后小机用冷再汽量；h_lz冷再焓值；h_bp高背压改造后小机排汽焓；Q_g高背压改造后加热热网水至80℃需要热量；h_bp高背压小机排汽焓；h_bps小机排汽疏水焓；G_zp热网水加热至80℃需中排抽汽量；h_zp中排抽汽焓；h_zps中排抽汽疏水焓。

对比基准：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{gx}=W_{rx}\\ Q_g=Q_r\end{array}\right)$

通过以上比较可得出：

(G_rx+uG_rx)＜(G_gx+G_zp)

上式表明：本专利系统改造后综合用蒸汽量小于高背压改造用汽量，而且高背压改造后小机汽源为冷再蒸汽，对机组循环效率影响比本专利系统大。

本系统中热压机级数和压缩比等参数可根据中压缸排汽、辅机小机乏汽以及匹配目标蒸汽参数选取，热压机所用蒸汽喷射器也可选用可调式。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

1、此系统利用在湿冷火电机组高背压改造系统中后无需对辅机小机本体进行改造，无需单独增加小机凝汽器，并且供热经济性优于辅机小机高背压改造。

2、此系统可完全利用汽动给水泵小机乏汽。

附图说明

接下来将参考附图对本发明作进一步地描述，其中：

图1：本发明的湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统的原理图。

其中：

汽轮机高压缸1，

中压缸2，

低压缸3，

发电机4，

湿冷高背压改造机组汽动给水泵小汽轮机5，

热压机6，

加热器7，

低压缸乏汽加热热网循环水出水管8，

热网循环水供水9，

中排抽汽供热管道10，

汽轮机排汽管11，

小机乏汽去大机凝汽器管道12，

高排抽汽至小机调节阀13，

四段抽汽至小机调节阀14，

中排抽汽至热压机调节阀15，

低压连通管蝶阀16，

给水泵小机乏汽至热压机调节阀17，

给水泵小机乏汽至大机凝汽器调节阀18。

(G_rx+uG_rx)＜(G_gx+G_zp)>

具体实施方式

本发明提供一种湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统，该系统主要包括给水泵小汽机、汽轮机低压缸、加热器、热压机以及连接相关装置的阀门和管件。所述热压机可以将中压缸排汽与小机乏汽匹配为介于两者压力之间的目标蒸汽。针对高背压改造的湿冷火电机组，因给水泵小汽机与大机共用一台凝汽器，当采暖期机组运行背压提高后，小机的排汽压力也会相应升高，为保证小汽机的正常运行，需对小汽机本体及相应管道系统进行改造，通过更换小机转子以适应主机冬季高背压和夏季低背压的运行需求，本发明所述系统利用少量中压缸排汽抽汽通过热压机喷射抽取小机乏汽匹配成可以利用的蒸汽，本系统利用匹配后的蒸汽加热热网循环水用来供热，利用本发明所述系统可实现在湿冷火电机组高背压改造时即不改造给水泵小汽机本体也不增加小机专用凝汽器，而且还可利用给水泵小汽机所有乏汽。

本发明所述系统利用少量中压缸排汽抽汽通过热压机作为驱动汽源喷射抽取小机乏汽匹配成可以利用的目标蒸汽，该匹配后的蒸汽可以加热热网循环水供热，也可进入汽轮机回热系统加热凝结水，利用本发明所述系统即可实现在湿冷火电机组高背压改造时对给水泵小汽机不进行本体改造，而且还能利用给水泵小汽机所有乏汽。

1、此专利系统可利用少量中压缸排汽通过热压机喷射抽取小机乏汽，解决了湿冷火电机组高背压改造后需对小机本体和相应管道进行高背压改造或者增加单独凝汽器的问题。

2、此系统无需对辅机小机本体进行改造，供热经济性比小机高背压改造高。

3、此系统无需单独增加小机凝汽器并可利用所有小机所有乏汽。

具体地，参考图1，为了解决上述问题，发明了一种湿冷火电机组高背压改造系统中汽动给水泵乏汽冷却及回收利用系统，此系统包含汽轮机高压缸1，中压缸2，低压缸3，发电机4，湿冷高背压改造机组汽动给水泵小汽轮机5，热压机6，加热器7，低压缸乏汽加热 热网循环水出水管8，热网循环水供水9，中排抽汽供热管道10，汽轮机排汽管11，小机乏汽去大机凝汽器管道12，高排抽汽至小机调节阀13、四段抽汽至小机调节阀14、中排抽汽至热压机调节阀15、低压连通管蝶阀16、给水泵小机乏汽至热压机调节阀17、给水泵小机乏汽至大机凝汽器调节阀18，以及连接相关装置的阀门和管件等。

当系统正常运行时，采暖期其具体的工作流程为汽轮机中压缸2排汽抽汽经过中排抽汽至热压机调节阀15进入热压机6喷射抽取给水泵小汽轮机5乏汽，匹配成目标蒸汽，匹配后的蒸汽进入加热器7进行余热回收利用。该加热器7为热网第二级加热器加热低压缸乏汽加热的热网循环水出水8，经过加热后至热网循环水供水管道9供出。

非采暖期该系统恢复至原来系统，关闭给水泵小机乏汽至热压机调节阀17，打开给水泵小机乏汽至大机凝汽器调节阀18，给水泵小汽轮机排汽至大机凝汽器。

采用本系统的湿冷高背压改造机组汽动给水泵小机1无需对小机本体进行任何改造或设置专用凝汽器，就可在采暖期回收全部小机乏汽，从而实现节能降耗的目的。

采用本专利系统与小汽轮机高背压改造对比优势有以下几点：

(1)小机高背压改造后，相应背压加热热网循环水水温基本在72℃左右，在机组热负荷不变的情况下只能替代部分乏汽供热，节能优势不明显。而本专利系统匹配后蒸汽加热热网循环水水温能到82℃左右，加热温升能提升10℃，可对乏汽加热后热网循环水进行第二级加热，减少中排抽汽量。

(2)小机高背压改造后，工作汽源切换至冷再，并且小机效率有较大幅度下降。本专利系统对小机效率无影响，与高背压小机相比运行经济性较高。

(3)小机高背压改造需要设计高背压转子、进行通流改造、双转子切换等一系列工作，改造成本以及运行成本较高，本专利系统相对改造成本、运行成本均较少。

对比案例：

相同机组汽动给水泵小汽轮机，进行高背压改造和进行本专利系统改造，改造后乏汽用来供热并将热网水加热到80℃左右供出。

本专利系统改造后：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{rx}=G_{rx}(h_{sc}-h_{rp})/3600\\ Q_r=G_{rx}(1+u)(h_{ry}-h_{rys})\end{array}\right)$

式中：W_rx为热压机改造后小机功率；G_rx为热压机改造后小机用四抽汽量；h_sc四抽焓值；h_rp热压机改造后小机排汽焓值；Q_r热压机匹配后乏汽供热量；1/u热压机抽吸比；h_ry 热压机匹配后乏汽焓值；h_rys匹配后乏汽疏水焓。

高背压改造小机：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{gx}=G_{gx}(h_{lz}-h_{bp})/3600\\ Q_g=G_{gx}(h_{bp}-h_{bps})+G_{zp}(h_{zp}-h_{zps})\end{array}\right)$

式中：W_gx为高背压改造后小机功率；G_gx高背压改造后小机用冷再汽量；h_lz冷再焓值；h_bp高背压改造后小机排汽焓；Q_g高背压改造后加热热网水至80℃需要热量；h_bp高背压小机排汽焓；h_bps小机排汽疏水焓；G_zp热网水加热至80℃需中排抽汽量；h_zp中排抽汽焓；h_zps中排抽汽疏水焓。

对比基准：

$\left(\begin{array}{c}{W}_{gx}=W_{rx}\\ Q_g=Q_r\end{array}\right)$

通过以上比较可得出：

(G_rx+uG_rx)＜(G_gx+G_zp)

上式表明：本专利系统改造后综合用蒸汽量小于高背压改造用汽量，而且高背压改造后小机汽源为冷再蒸汽，对机组循环效率影响比本专利系统大。

本系统中热压机级数和压缩比等参数可根据中压缸排汽、辅机小机乏汽以及匹配目标蒸汽参数选取，热压机所用蒸汽喷射器也可选用可调式。

相对于现有技术，此系统利用在湿冷火电机组高背压改造系统中后无需对辅机小机本体进行改造，无需单独增加小机凝汽器，并且供热经济性优于辅机小机高背压改造，而且此系统可完全利用汽动给水泵小机乏汽。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进 行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书所限定。